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1、燃气涡轮发动机发动机教研室第5章燃烧室第5章燃烧室燃烧室是燃气涡轮发动机的重要部件,位于压气机和涡轮之间,其功用是把高压空气与燃油混合燃烧,将化学能转变为热能,形成高温高压的燃气35.1对燃烧室的基本要求点火可靠、燃烧稳定、燃烧完全、总压损失小、尺寸小、出口温度分布满足要求、排气污染小。寿命长。45.1对燃烧室的基本要求一、点火可靠地面和空中影响点火可靠性的主要因素是燃油与空气的比例,描写燃油与空气比例的参数有油气比、余气系数和当量比等1、油气比进入燃烧室的燃油的流量与进入燃烧室的空气流量的比值
2、燃烧1公斤空气所需要的燃油称为恰当油气比,也就是当量比。对于航空煤油恰当油气比为0.06802公斤/公斤。55.1对燃烧室的基本要求2、余气系数进入燃烧室的空气流量与进入燃烧室的燃油流量完全燃烧所需要的理论空气量之比进入燃烧室的空气流量;进入燃烧室的燃油流量理论空气量理论空气量是一公斤燃油完全燃烧所需要的最少空气量。对于航空煤油,理论空气量为:14.7公斤空气／公斤燃油65.1对燃烧室的基本要求余气系数的物理意义是表示贫油和富油的程度＜１时为富油;＞１时为贫油;航空发动机的余气系数一般为3.5－
3、4.5。由此可以看出,进入发动机的空气只有少部分用于燃烧,而大部分空气是用于与高温燃气混合降温,满足涡轮对温度的要求.75.1对燃烧室的基本要求二、燃烧要稳定要求燃烧室在点燃以后,必须在规定的全部飞行高度和速度范围内都能保证稳定燃烧而不被吹熄稳定燃烧的条件是:燃烧时的气流速度等于火焰的传播速度燃烧稳定性是用在一定的进气条件下,能稳定燃烧的贫油、富油极限之间的余气系数范围来表示,此范围越宽,表示燃烧稳定性越好85.1对燃烧室的基本要求三、燃烧完全衡量燃烧完全的程度,常用燃烧效率和燃烧完全系数来表示
4、。燃烧完全系数是一公斤燃油燃烧后实际放出的热量与一公斤燃油燃烧理论上释放出的热量之比。燃烧效率是一公斤燃油燃烧后气体实际吸收的热量与一公斤燃油燃烧理论上释放出的热量之比。95.1对燃烧室的基本要求四、总压损失小燃烧室的总压恢复系数是:燃烧室出口处的总压与燃烧室进口处的总压之比：总压恢复系数是小于1的数字。其物理意义是描写损失的大小：总压恢复系数大，则损失小。扩压产生的流阻损失空气从小孔,缝隙流入燃烧室时的摩擦损失冷热气流掺混造成的损失加热(燃烧)造成的热阻损失105.1对燃烧室的基本要求五、燃烧
5、室的尺寸要小为了提高发动机的推重比,缩短燃烧室的长度,这不但可以减轻燃烧室的重量,也可以缩短压气机和涡轮之间的距离,从而可以减轻机匣和转子的重量。减小燃烧室的直径，以减小发动机的迎风面积,提高发动机的迎面推力容热强度在单位压力和单位燃烧室容积中,一个小时之内,进入燃烧室的燃油燃烧实际所释放出的热量容热强度大，表示燃烧室的尺寸小；容热强度小，表示燃烧室的尺寸大。115.1对燃烧室的基本要求六、出口温度分布要满足要求首先,火焰除点火过程的短暂时间外,不得伸出燃烧室其次,在燃烧室出口环形通道上温度分布
6、要尽可能均匀,即同一个环上各处的温度相差不能太大。在出口环腔内最高温度与平均温度之差不得超过100－120℃第三,在径向上:靠近涡轮叶片叶尖和叶根处的温度应低一些,而在距叶尖大约三分之一处温度最高12135.1对燃烧室的基本要求七、燃烧产物对大气的污染要小燃烧室排放的污染物,除了因燃油中含硫而生成的SO2外,通常还有CO、HC、NO2、NO、烟等污染物的含量随发动机的工作状态而变化,其规律如下图所示燃气涡轮发动机除了有排气污染,还有噪音污染.14155.1对燃烧室的基本要求八、寿命长在航空发动机
7、中,燃烧室在高温情况下工作,条件十分恶劣,往往需要经常检修或更换零件,合理地组织燃烧和冷却,或采用高性能耐热材料等,以提高燃烧室的寿命165.2燃烧室的分类涡轮喷气发动机的燃烧室有三种基本的结构形式,如下图所示,它们是管式燃烧室、环式燃烧室和管环式燃烧室17185.2燃烧室的分类-管式燃烧室一、管式燃烧室195.2燃烧室的分类-管式燃烧室单独的火焰筒和外套扩压通道火焰筒连焰管:传焰,均压喷油嘴:雾化旋流器:回流区点火装置205.2燃烧室的分类-管环形燃烧室火焰筒：是一个在侧壁面上开有多排直径大小
8、不同形状各异的孔及缝的薄壁金属结构,燃烧在其内部进行,保证燃烧充分,掺混均匀并使壁面得到冷却，第二股进气和燃气掺混降低温度。连焰管：起着传播火焰,点燃没有点火装置的火焰筒内的燃油,并起着均衡压力的作用。喷油嘴：用来供油,并使燃油雾化,以提高火焰传播速度,利于燃烧。旋流器：使进气在叶片的引导下旋转,形成回流区,保证火焰稳定。点火装置：产生高能火花,点燃燃油。215.2燃烧室的分类-管环式燃烧室二、管环式燃烧室结构比较紧凑,致使发动机的直径较小,外壳体可以传递扭矩,从而改善发动机整体刚性,有利于减轻
